勵磁調節器工作電源設計方案改進

胡海燕，朱云新

（1.武漢市陸水自動控制技術有限公司，湖北 赤壁 437302；2.長江水利委員會陸水樞紐工程局機電安裝工程處，湖北 赤壁 437302）

1 常規調節器工作電源設計方案

常規設計方案中勵磁裝置的調節器等工作電源采用廠用電與直流電分別給開關電源供電，然后在開關電源輸出側隔離，通過二極管阻塞反向電壓，再將同電壓等級的輸出電源并接在一起給調節器或其它設備供電，其供電模式為雙電源熱備，如圖1所示。

這樣的設計方案雖然簡單，有較高的可靠性，但是存在以下缺點：

沒有相應聲光指示工作電源狀態。四個開關電源中如有損壞時或直流系統或廠用電中的某一路供電出現故障后，這時勵磁裝置雖然能正常工作，但此時運行人員可能在較長時間不能及時發現問題。若此時再發生供電系統異常或開關電源損壞，就會造成發電機失磁的重大故障。

工作電源出現故障后無法準確判斷出是哪路電源出了故障，就無法在不停機的狀態下更換開關電源，需停機檢修更換，這樣會對用戶造成不必要的經濟損失。

圖1 常規調節器工作電源回路

2 改進后的設計方案

2.1 系統原理

針對現有的設計方案暴露出的缺點，我們在2013年4月提出設計變更方案，進行了大量的試驗工作，對新增的電源監測裝置進行了長時間的烤機，最終于2013年6月完成成品，改進后調節器工作電源回路如圖2。

2.2 電源監測裝置原理

開送電源監測裝置的電路結構如圖3。

圖2 改進后調節器工作電源回路

圖3 開關電源監測裝置的電路結構圖

第一分壓電路9包括串聯連接的電阻R1和電阻R2，其的一端與基準電壓（例如＋9 V）連接，另一端接地，電阻R1和電阻R2的節點作為輸出端輸出第一參考電壓至運放IC1D和運放IC1B的反相輸入端。

所述第二分壓電路10包括串聯連接的電阻R4和電阻R5，第二分壓電路10的一端與基準電壓（例如＋9 V）連接，另一端接地，電阻R4和電阻R5的節點作為輸出端輸出第二考電壓至運放IC1C和運放IC1A的同相輸入端。運放IC1D的同相輸入端和運放IC1C的反相輸入端分別通過電阻R3接入電源1，運放IC1B的同相輸入端和運放IC1A的反相輸入端分別通過電阻R6接入電源2。運放IC1D、運放IC1C、運放IC1B、運放IC1A的輸出端分別通過電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14與發光二極管LED1、LED2、LED3、LED4的陽極連接。

這樣，由運放IC1C、IC1D等元件組成具有遲滯特性的電壓比較電路，檢測＋5 V（Ⅰ）（即電源1）電壓是否正常，假設＋5 V電壓升高至＋5.5 V或降低至＋4.7 V電壓時，運放IC1C或IC1D輸出高電平，驅動發光二極管LED1、LED2發出警示。＋5 V（Ⅱ）（電源2）的電壓檢測由運放IC1A、IC1B等元件組成，原理同上。

本裝置還包括分別與電源3、電源4、電源5、電源6、電源7、電源8連接的光耦 OC1A、OC1B、OC2A、OC2B、OC3A、OC3B，每一光耦的輸入端與待測電源連接，光耦接收端的集電極接上拉電阻，發射極接地，所述上拉電阻的一端接直流電壓，另一端與發光二極管的陽極連接。以光耦OC1A為例，光耦OC1A的輸入端通過電阻R23接入電源3，光耦OC1A接收端的集電極通過上拉電阻R15接入直流電壓（＋12 V），光耦OC1A接收端的發電極接地，上拉電阻R15的另一端與發光二極管LED5的陽極連接。在上述電源3的電壓正常時，光耦OC1A的集電極電平是零，若電源3的電壓消失時，光耦OC1A的集電極輸出高電平，發光二極管LED5亦被點亮。其它光耦的連接方式和工作原理與前述相同，在此不再贅述。

發光二極管LED1～LED10的陰極與開關管T1的控制端連接，開關管T1的第一端通過繼電器J1線圈接入直流電壓（＋12 V），二極管D5連接在線圈的兩端，開關管T1的第二端接地。開關管T1為NPN三極管。由發光二極管LED1～LED10構成或門電路，任何一個發光二極管被點亮后其陰極均可輸出高電平，開關管T1的控制端（即NPN三極管的基極）在得到高電平后導通，繼電器J1動作，其動作接點輸出故障信號。開關管T1的第一端與直流電壓之間還連接一發光二極管LED11，用于總故障報警。

電源檢測單元內部工作電源：由雙路＋24 V（Ⅰ）、＋24 V （Ⅱ）經 D3、D4隔離后并聯給 DC－DC直流變換器P1供電，P1輸出＋12 V電壓。電路中工作電源的＋12 V亦由＋12 V（Ⅰ）、＋12 V（Ⅱ）經D1、D2隔離后并聯提供。這樣整個電路的工作電源就有四路電源共同供電，可提高本電路工作的可靠性。

2.3 新方案實施后的效果

通過大量的模擬故障試驗與長時間烤機試驗后，證明該電源設計方案穩定可靠，并且在任意開關電源不正常時均可對外發出信號警示，由此得出新方案比傳統方案更智能化、安全化，能使現場調試人員及運行人員及時發現故障問題，從而及時消除其故障，避免造成更大的損失。

3 結 論

新設計方案與常規設計方案相比雖然成本上略有增加，但卻極大提高了整個系統的運行穩定與可靠性，從長遠考慮應發展新設計方案。新設計方案已在多個電站投入使用，運行至今未出現任何誤報等故障，因此改進效果顯著，應大力推廣。

［1］ 李基成.現代同步發電機勵磁系統設計及應用［M］.北京：中國電力出版社，2011.

［2］ 電力工業部西北電力設計院.電力工程電氣設備手冊［M］.北京：中國電力出版社，1998.